Approche technologiques d’évaluation de l’accessibilité

Les outils technologiques basés sur les logiciels informatiques sophistiqués sont des outils plus performants, permettant d’améliorer et soutenir les approches traditionnelles d’évaluation de l’accessibilité. Il existe plusieurs logiciels servant à donner de nouvelles spécifications d’un espace de vie adapté, favorisant l’autonomie domestique pour les personnes handicapées. Entre autres, celui développé dans le cadre du projet HM2PH [22][21], qui permet de réadapter un habitat avec des nouvelles spécifications, équipé de technologies de communication qui permet au résident de rester en contact avec son entourage, selon les besoins de la personne handicapée elle-même.

Parmi les méthodes utilisées dans ce sens sont les méthodes d’acquisition et la modélisation d’environnement et objets en 3D qui peuvent aider à l’évaluation. L’opération commence par la sélection de l’environnement à modéliser, ensuite, des photos sont prises avec une caméra catadioptrique approximativement équiangulaire. La géométrie de la séquence (incluant quelques paramètres intrinsèques) est estimée avec un modèle de caméra centrale. Finalement, plusieurs modèles 3Ds locaux (sur trois vues) sont reconstruits tout le long de la séquence, et le modèle 3D global est obtenu en appliquant une sélection sur les modèles 3Ds locaux : chaque modèle 3D local est partitionné en petits morceaux, et un morceau est rejeté si un autre modèle local est disponible pour reconstruire le morceau avec moins d’incertitude [33].

Un autre exemple de modélisation en 3D [34] est basé sur le système de la télé-habilitation par la réalité virtuelle (VRTS). Ce système est utilisé pour l’évaluation de l’accessibilité, il permet d’évaluer l’accessibilité d’une personne à mobilité réduite. L’idée de faire construire l’environnement virtuel en 3D par le logiciel Photomodeler Pro à partir des plans 2D. Ensuite, lancer le test de

Page 49 l’accessibilité dans ce modèle 3D virtuel pour acquérir l’information nécessaire sur l’accessibilité de l’environnement par rapport à son utilisateur (personne en chaise roulant).

(a) 1er photo du bureau (b) 2eme photo du bureau (c) 3eme photo du bureau

(d) 4eme photo du bureau (e) 5eme photo du bureau

Figure II.4. Cinq exemples des photos prises d'un bureau à partir de différentes positions.

Figure II.5. Le modèle 3D d'un bureau photographies produit à partir des cinq images 2D par le logiciel Photo Modeler.

Les techniques de scan laser aussi sont considérées parmi les méthodes les plus utilisées pour la modélisation 3D des environnements [35]. Cette technique de relevé 3D, évolue à une vitesse remarquable en ce qui concerne l’acquisition de donnée. Pour ce faire, il convient de suivre le protocole suivant [36]:

- Saisir des données : il s’agit du processus d’acquisition des points à partir du scanner laser 3D. - Recalage des nuages : cette étape consiste à recaler les nuages de points entre eux, soit en les

géoréférençant, soit en fixant un premier nuage comme référence avant de recaler les autres sur le « scan » connu.

Page 50 - La segmentation : ici, le but est d’isoler des portions du nuage de points, pour un meilleur

traitement par la suite. De cette manière on pourra séparer la tuyauterie des escaliers.

- La modélisation : cette étape consiste à appliquer un modèle CAO au nuage de points, pour construire le modèle en 3D, une fois le modèle 3D de l’environnement construit, il peut être utilisé pour évaluer l’accessibilité.

La modélisation et la simulation de comportement des personnages dans un environnement virtuel 3D a connu beaucoup de progression ces dernières années, mais il reste toujours difficile à simuler. Les systèmes de réalité virtuelle immersive telle que la navigation au sein de l'environnement et l'alternance de sa conception, sont des modèles interactifs de vie qui facilite la planification, la conception et l'évaluation de la maison et les milieux de travail pour les personnes ayant une déficience physique.

En général, l’objectif de ces systèmes est de relever l’ensemble des non-conformités de l’environnement, conformité est un élément ne respectant pas les textes réglementaires. Une non-conformité est toujours liée à un type de déficience (motrice, visuelle, auditive, …etc.). Elle possède un impact différent sur la mobilité des personnes. En fonction des profils de personnes concernées et de l’impact des non-conformités, des préconisations (c'est-à-dire des modifications à apporter) sont élaborées. L’idée est de se déplacer dans l’environnement afin de valider les chemins qui lient des fonctions (accueil, entrée, …etc.) entre elles. Lors du déplacement, on analyse les éléments rencontrés (porte, couloir, pente, …etc.). Pour chaque élément, on marque la ou les non-conformités rencontrées par des mesures et/ou des photos. L’avantage de l’outil logiciel permet donc aux architectes et décideurs urbains d’utiliser les avantages de la visualisation et de la simulation 3D afin de diagnostiquer des environnements à partir de plan 2D et/ou 3D [37].

Patron de normes pour les largeurs de couloir Patron de norme pour les pentes à 5% Figure II.6. Navigation virtuelle d’une personne en fauteuil roulant dans un environnement afin

d’illustrer certaines normes d’accessibilité de manière graphique et visuelle [37].

Afin de pouvoir tester les environnements simulés, il existe trois types de navigations différentes: - La navigation libre : correspond à la navigation métier utilisée par un architecte. Elle se fait à

Page 51 applications 3Ds classiques (souris + clavier). La caméra n’est soumise à aucune contrainte spécifique.

- La navigation simplifiée : fait appel à un modèle de fauteuil roulant simplifié. Le modèle intègre les mouvements d’un fauteuil roulant classique en translation et rotation. Ce type de navigation est soumis aux contraintes de suivie de sol et évitement des obstacles.

- La navigation physique : répond au besoin de rendu réaliste de la dynamique de déplacement d’un fauteuil roulant.

La notion d’autonomie est liée généralement aux capacités de la personne à mobilité réduite à maîtriser son environnement, mais dans le cas d’une personne qui utilise un fauteuil roulant électrique (FRE) elle devient être aussi impérativement liée aux capacités de la personne à bien contrôler son fauteuil roulant. Le FRE généralement, est difficile à maîtriser au début d’utilisation, surtout par les enfants ou les personnes âgées, en plus il peut poser des problèmes de sécurité. Pour ces raisons, un certain nombre des études se sont lancés au début des années 90 pour la conception d’un simulateur de pilotage de FRE qui permet d’évaluer expérimentalement les diverses situations de conduite qui permet de réaliser un premier apprentissage pour acquérir les bonnes méthodes (placement sur la voie de circulation, prise en compte de l’inertie du fauteuil …etc.) avant de laisser l’utilisateur en autonomie [38][39]. La recherche dans ce domaine est une autre façon pour aider les personnes à maîtriser leurs lieux de vie, mais elle se limite seulement à la conception/maîtrise du fauteuil roulant électrique.

Figure II.7. Exemple d’un simulateur pour suivre une trajectoire en simulation [40].

L’évaluation de l’accessibilité d’une personne en fauteuil roulant manuel, l’objet de notre thèse, a été abordé dans la littérature par beaucoup de chercheurs. L’objectif est l’amélioration des capacités d’action d’un utilisateur dans un milieu domestique [41]. La plupart de ces études proposées dans ce domaine se sont intéressées à déterminer les zones de circulation accessibles du fauteuil roulant dans un espace d’habitat domestique, en recherchant les trajectoires réalisables qui peuvent relier les différentes pièces de l’habitat et de les classifier par rapport aux paramètres d’évaluation. Les techniques de planification de trajectoires qui sont destinées spécifiquement au domaine de la

Page 52 robotique mobile, sont la solution efficace aux problèmes de navigation des véhicules en réalité virtuelle [42][43][44][45][46].

Latombe [47], a utilisé les performances des techniques de planification des trajectoires pour déterminer s’il existe un chemin utilisable (accessible) du fauteuil roulant lié entre les différents éléments de l’habitat (par exemple : s’il existe un chemin lié entre le portail de la maison et la salle de bain) en utilisant les techniques de planification de trajectoires mentionnées auparavant. La facilité de la navigation et l’accès à l’habitat individuel sont des opérations indispensables pour les personnes en fauteuil roulant. Le test dans ce cas est séparé en deux opérations : la vérification de l’existence d’un chemin accessible entre deux éléments prédéfinis de l’habitat, et la vérification de l’accessibilité de l’espace d’ouverture et fermeture autour de l’élément sélectionné en considérant les contraintes du fauteuil roulant. Ensuite, suivant les résultats du test, les positions des éléments de l’habitat vont être organisées.

Figure II.8. Espace accessible au fauteuil roulant d’une salle du bain; l’espace en blanc représente l’espace dans lequel le fauteuil roulant peut se déplacer [47].

Figure II.9. Trajectoire accessible du fauteuil roulant de l’entrée principale à l’urinoir droit de la salle de bain [47].

Page 53 La figure II.9, représente un chemin accessible généré par le planificateur de trajectoires qui assure la connexion entre le portail de la maison et la salle de bain. Grâce à cette approche, on peut avoir toutes les informations nécessaires sur la distribution des éléments de l’habitat par rapport à la personne en chaise roulante.

Le deuxième résultat retenu de ce test est la dimension minimale de l’espace de manœuvre qui doit être considéré pour réussir la manipulation/franchissement des éléments mobiles de l’habitat. La figure II. 10 représente les dimensions minimales de l’espace de manœuvre d’ouverture d’une porte pivotante pour une personne en fauteuil roulant. Le calcul de l’espace de manœuvre dans ce cas, s’est fait par des valeurs constantes du fauteuil roulant et de l’élément de manœuvre.

Figure II.10. Exemple d’ouverture une porte pivotante et l’espace de manœuvre du fauteuil associé selon la définition de [25].

Figure II.11. Le diagramme de transfert du fauteuil roulant pour les W.C : rapprochement diagonale et à coté [25].

Page 54 L’évaluation globale de l’accessibilité d’une salle de bain a été faite en testant la faisabilité du chemin correspondant au déplacement du fauteuil roulant entre la porte d’entrée et l’urinoir droit de la salle de bain et l’existence de l’espace de manœuvre minimale de navigation.

La figure II.11 montre l’usage des toilettes par une personne en fauteuil roulant, cette opération connue par le transfert de fauteuil roulant [47]. Comme montre la figure II.11, la personne peut se transférer du fauteuil au siège toilette par deux méthodes : transfert diagonal et transfert à coté. Dans ce test, les dimensions de l’espace de manœuvre autour du siège des toilettes et la position du siège doit être déterminée selon la méthode de transfert utilisée.

 L’outil réalité virtuelle

La réalité virtuelle (RV) fut proposée pour la première fois en juillet 1989 lors d’un salon professionnel, par Jaron Lanier, le responsable de la société VPL Research spécialisée dans les périphériques d’immersion. Il forgea cette expression dans le cadre de la stratégie marketing et publicitaire de son entreprise, sans chercher à en donner une définition très précise[48].

En général, pour admettre que quel que soit le statut de la chose en soi existe-t-elle, ou non, indépendamment de l’homme qui la perçoit, trois types de médiation interviennent entre le monde et l’homme : la médiation des sens (le monde aperçu), la médiation de l’action (le monde expérimenté), et la médiation de l’esprit (le monde imaginé). Ces trois médiations sont indissociables et constituent trois points de vue d’une même réalité.

L’idée était de développer une technologie capable de créer un monde imaginaire non différentiable du monde réel. Aujourd’hui, il s’agit de créer une reproduction acceptable de la réalité pour fins d’entraînement, divertissement ou de conception [49].

La réalité virtuelle s’apparait ces dernières années comme un outil très performant pour la compensation du handicap physique et moteur. L’amélioration de qualité de vie des personnes handicapées implique l’introduction des nouvelles technologies dans les processus d’aménagement des habitats. Les technologies de réalité virtuelle ou de réalité augmentée offrent un nouveau paradigme d’interaction Humain–Monde virtuel. Elles permettent une interaction et une immersion dans des conditions de plus en plus diversifiées, se généralisant à des supports utilisés dans la vie quotidienne accessible à des coûts de plus en plus bas. Les outils allant du « serious game » ou dérivés des plateformes de jeu (console Wii) à des systèmes lourds permettant une immersion multisensorielle peuvent permettre une exploration multiparamétrique de l’activité, du comportement et de paramètres physiologiques.

Les travaux de recherche dans le cadre de l’étude des apports de la réalité virtuelle pour l’aide à la rééducation motrice [50], ont pour but d’améliorer en qualité et en rapidité la fonction motrice de sujets atteints des déficiences motrices dues à des lésions centrales du cerveau ou au vieillissement. La figure II.12 représente quelques traitements psychologiques se basant sur la réalité virtuelle.

Page 55 Figure II.12. Traitements psychologique utilisant la réalité virtuelle [51].

En termes d’utilisation en psychologie, jusqu'à présent l'efficacité clinique de la RV a été vérifiée dans le traitement de plusieurs de troubles psychologiques qui sont indiqués dans le travail de thèse de Klinger [51] et d’autres auteurs : l’acrophobie [52][53][54] la peur de conduire[55] …etc.

L’utilisation de la RV pour la rééducation et l’aménagement des habitats pour des personnes handicapées possède plusieurs avantages [56]:

- L’évolution dans des mondes virtuels permet d’obtenir beaucoup de données sans ajouter de capteurs physiques.

- Pallier les problèmes de fiabilité des systèmes. - Meilleur souplesse des expériences.

- Pour écarter (dans un premier temps) les problèmes de sécurité. - Pour atténuer les problèmes de confiance des utilisateurs.

Elle peut permettre aussi une qualité de vie supérieure que ce soit par façon directe ou par la simulation d’une pièce ressemblant à l’appartement de la personne handicapée qui peut lui permettre de s’entraîner à se mouvoir dans son fauteuil roulant (chaise roulante instrumentée) et à apprivoiser le déplacement dans son environnement quotidien (ex : une main virtuelle permet d’éteindre ou d’allumer les lumières, d’ouvrir des tiroirs…etc.). Cependant, toutes les sensations du monde réel ne peuvent être rendues lors de la mise en situation dans les mondes virtuels, qui peuvent fausser les résultats des processus dévaluation.

Grace à la RV on peut développer un simulateur de conduite de fauteuils dans des environnements virtuels [56]. Ce simulateur permet aux enfants comme les adultes qui ont subi un accident, d’apprendre à conduire un fauteuil électrique ou manuel, pour les enfants handicapés un mode ludique peut utiliser dans un cadre d’activités sportives adaptées.

Pour l’aménagement des habitats la RV a accru les difficultés des calculs des modifications apportées aux appartements. On peut simuler une pièce avec des encombrements et des obstacles. D’autre part, grâce à la visualisation 3D, les architectes peuvent se promener dans l’immeuble qu’ils

Page 56 ont imaginé avec un fauteuil roulant et testent si les parties du logement sont accessibles. Cependant, il convient de remarquer que toutes les sensations du monde réel ne peuvent être rendues lors de la mise en situation dans des mondes virtuels.

Figure II.13. Simulateur de conduite de fauteuils dans des environnements virtuels (LCOMS) [10]. Il y avait plusieurs projets de recherche qui utilisent la réalité virtuelle pour faire l’aménagement des habitats. Cette procédure commence souvent donc par diagnostiquer, à l’aide de la RV le degré de handicap de la personne, et l’environnement virtuel en 3D. Pruski et al. [57], ont proposé une méthode d’évaluation de l’accessibilité d’un environnement bâti en vérifiant l’existence d’une solution à l’inverse cinématique d’une chaîne articulaire constituée par la structure biomécanique d’une personne avec ses limitations propres de débattements articulaires. La personne se déplace dans l’environnement par l’intermédiaire d’une aide technique qui est soit un déambulateur soit un fauteuil. Cette application nécessite de prendre en compte l’encombrement du mobile puisque selon la forme et la surface au sol, les capacités de préhension sont différentes. Les formes du mobile, l’une circulaire et l’autre rectangulaire. La forme du système de mobilité a une influence sur l’ensemble des positions possibles atteignables dans l’espace d’évolution. Le principe de cette implantation consiste à étiqueter chaque point de l’espace par une couleur selon son caractère d’accessibilité ou non (Figure II.14 II.15).

(a) en déambulateur (b) en fauteuil roulant

Figure II.14. Etiquetage des points de l’environnement pour une personne sans limitations particulière des articulations

Page 57 (a) en déambulateur (b) en fauteuil

Figure II.15. Etiquetage des points de l’environnement avec limitation des débattements articulaires. D’autres chercheurs sont allés plus loin avec l’évaluation d’accessibilité de l’intérieur d’habitat que ce soit pour des personnes à mobilité réduite ou d’autres types de handicap. Ils ont proposé, grâce aux avantages de la RV de créer un avatar numérique capable d’exécuter des mouvements réels dans un environnement virtuel 3D. Parmi ces projets, on trouve le projet américain du laboratoire Digital Humans de l’université d’Iowa (USA), qui était un précurseur dans le domaine de la réalité virtuelle avec le programme VSR [58]. Ce programme de recherche s’intéresse à la modélisation et la simulation du mouvement humain en vue d’en obtenir une meilleure compréhension. Santos TM le prototype développé dans le cadre de ce projet, est un modèle numérique intelligent, caractérisé par un système musculo-squelettique complet avec une peau qui se déforme et des muscles qui se contractent. Il peut prédire des mouvements réels et peut interagir avec l'environnement. Santos TM cinquième génération est un modèle humain qui permet d’analyser des tâches conduisant à des mouvements réalistes pouvant aider à évaluer les produits pour des personnes handicapées dans le domaine d’ergonomie.

Figure II.16. Réalité virtuelle et visualisation [58].

L’évaluation de l’accessibilité des personnes à mobilité réduite par les méthodes de simulation virtuelle n’est pas le seul moyen envisagé. Il y a certains nombres des chercheurs qui préfèrent utiliser les méthodes qui se basent sur le contact direct avec la personne handicapée en utilisant certaine forme des entretiens (questionnaires) préparés par des experts à travers des expériences et observations réelles réalisées par la personne à mobilité réduite elle-même. Le but de ces approches est de

Page 58 déterminer les facteurs implicites/explicites qui restreignent l’autonomie de la personne et essayer d’apprendre de leurs expériences quotidiennes avec ses aides techniques pour améliorer les conceptions de ces dernières.

Récemment, un groupe de chercheurs mexicains-colombiens ont proposé une étude basée sur une expérience personnelle qualitative des personnes handicapées. Cette étude sert à créer une base de données théorique et méthodologique en incluant tous les designs des aides techniques utilisés. Cette étude permet : d’identifier les problèmes de l’accessibilité rencontrés par des personnes souffrant des incapacités physiques utilisant un aide technique de mobilité, d’identifier les obstacles physiques qui limitent la mobilité et reconnaitre les pratiques socioculturelles (voir Figure II.17).

L’expérience a été appliquée sur 15 patients en Colombie et en Mexique souffrants de certains maladies telles que : la spondylarthrite ankylosante, l'arthrite rhumatoïde, ou les amputés et qui utilisent fauteuil roulant ou autre aide technique à la mobilité. Les résultats sont utilisés pour améliorer les critères ergonomiques qui influencent la conception et la fabrication de dispositifs d'assistance [59].

(a) Personnes à mobilité réduite avec douleur.

(b) Personnes à mobilité réduite sans douleur.

Figure II.17. Exemples des patients qui participent à l’étude avec les modifications qu’ils apportent aux leurs aides techniques de mobilité [59].

Poursuivant dans la même ligne de recherches, on trouve le travail de Myriam Winance (2014) [60]. Le travail s’inscrit dans le cadre du projet ‘‘approches de la biomécanique, de l’intelligence artificielle distribuée et de la sociologie pour la réalisation d’un système d’aide au choix et au réglage des fauteuils roulants manuels’’. L’auteur a proposé une étude théorique basant sur une enquête

Page 59 ethnographique réalisée entre 2007 et 2009 composée des interviews détaillées entre les utilisateurs du fauteuil roulant et leurs familles, les données enregistrées sont analysées à travers le logiciel Nvivo.

Figure II.18. Schéma des contrastes des utilisateurs dans leur vie quotidienne [59].

L’objectif principal de cette recherche est la contestation de faisabilité de la conception universelle (Universal Design) proposé auparavant par Mace [61], qui disent qu’on peut réduire la diversité des incapacités des personnes handicapées en une seule conception environnementale. Les résultats